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微生物燃料电池耦合人工湿地系统（Microbial Fuel Cell-Constructed Wetlands,MFC-CWs）是一种新型的多功能污水处理技术,具有处理效果好、构造成本低、产电、易于维护和运行等多方面优势。各类污水中的主要污染物多以有机物和氮素、磷素为主,碳源是脱氮除磷过程中重要的影响因子,碳源的供给直接影响反硝化效果,碳不足会抑制反硝化进程,碳过量则会因为竞争溶解氧而限制硝化反应。因此,碳源对MFC-CWs污染物去除效率和气体的产生具有重要作用。过量的温室气体和氨气（ammonia,NH3）的排放会给环境带来严重的压力,可能会抵消一部分MFC-CWs的环境和生态效益。因此有必要识别影响MFC-CWs中温室气体及氨气排放的因素。本文以人工合成畜禽养殖废水为研究对象,通过微宇宙生态模拟实验,开展碳源对MFC-CWs去除典型污染物（有机物和氮素、磷素）的效率和多种气体排放的影响研究,考察了MFC-CWs与传统人工湿地（Constructed Wetlands,CWs）对于污染物去除、气体排放及生物产电效能的区别,得到了最佳进水化学需氧量（COD）/氮（N）,确定了最优的进水碳源类型,探究了碳源对于MFC-CWs去除污染物效率、温室气体及NH3排放、生物产电的影响规律和机理。本研究主要得到以下结论:（1）与CWs相比,MFC-CWs具有较为优异的运行性能。在水质处理方面,MFC-CWs的污染物去除效率在整体上提高了5-10%,其COD（85.49%）、氨氮（ammonia nitrogen,NH4+-N）（91.86%）、总氮（total nitrogen,TN）（91.03%）和总磷（total phosphorus,TP）（91.49%）去除率极显著（P＜0.01）高于CWs。在气体排放方面,相较于CWs,MFC-CWs的二氧化碳（carbon dioxide,CO2）平均排放量提高7%-16%,甲烷（methane,CH4）平均排放量下降30%-35%、氧化亚氮（nitrous oxide,N2O）平均排放量下降18%-39%,氨气（ammonia,NH3）的排放量下降了48-54%,全球增温潜势（Global warming potential,GWP）下降了13%-33%。高通量测序结果表明生物产电作用抑制了某些菌种的生长繁殖,使得MFC-CWs的微生物群落丰富度和多样性低于CWs,但MFC-CWs更适合拟杆菌、变形菌和厚壁菌的生长。基于q-PCR分析,CH4排放量与甲烷氧化菌基因（pmo A基因）丰度呈显著（P＜0.05）负相关关系;同时,N2O排放量受到亚硝氮还原酶基因（nir K、nir S基因）丰度、氧化亚氮还原酶基因（nos Z基因）和nos Z/（nir S+nir K）的调控,MFC-CWs较低的N2O排放量与其显著（P＜0.05）高的nos Z/（nir S+nir K）比值保持一致。综上,MFC-CWs的综合环境效益优于CWs。（2）进水C/N显著影响MFC-CWs对污染物的去除、温室气体及NH3排放量和生物产电性能。进水C/N为10和5时,其对多种污染物的综合去除率显著（P＜0.05）优于其余两个处理组（进水C/N为1和15）。对于气体排放,CO2和NH3的排放量随进水C/N的增加而增加,最低的CH4（1.86 mg/m~2/h）、N2O（1.57 mg/m~2/h）排放量和GWP（503.20 mg/m~2/h）均出现在进水C/N为5的处理组。在产电性能方面,除进水C/N为15的处理组外,进水C/N与电压输出和功率密度呈正相关关系,与库伦效率呈负相关关系。根据微生物丰度分析,四个处理组的微生物群落存在明显差异,进水C/N为5的MFC-CWs中的硝化螺菌的相对丰度要高于其他处理组。同时,在进水C/N为5的处理组中检测到了最高的nos Z/（nir S+nir K）,表明了nos Z基因编码的反硝化菌在反硝化菌群落中有着优势地位。综上所述,本研究确定进水C/N为5的MFC-CWs,可同步获得高的污染物去除效率、良好的生物产电性能和较低的温室气体、NH3排放量。（3）供试的四种常见碳源（乙酸钠、葡萄糖、蔗糖、淀粉）表现出不同的污染物去除、气体排放和生物产电性能。进水碳源类型对于不同污染物的去除效率影响差异较大,以葡萄糖为碳源的处理组具有最高的COD（86.77%）和TN（93.85%）去除率,以蔗糖为碳源的处理组拥有最高的NH4+-N去除率（93.79%）,以淀粉为碳源的处理组拥有最高的TP（91.99%）去除率。其中,以葡萄糖为碳源的MFC-CWs对多种气体的减排效果明显优于其他三种碳源,不仅显著（P＜0.05）减少了CO2和N2O的排放量,还拥有最低的NH3积累量和GWP。而乙酸钠为碳源的MFC-CWs则与之相反。同样,在产电性能方面,以葡萄糖为碳源的MFC-CWs也显著（P＜0.05）高于其它处理组。根据微生物丰度分析,以葡萄糖、乙酸钠、蔗糖和淀粉为碳源的处理组的微生物种群结构在门、纲水平上类似,在科的分类水平上各处理组有一定差别。综上,葡萄糖作为碳源有着最低的温室气体、NH3排放量及高效产电性能。